硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面接枝改性研究

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1、万方数据第17卷第1期2011年2月doi：10．3969巧．issn．1008-5548．2011．01．004VOI．17NO．1Feb．2011硅烷偶联剂对纳米二氧化硅表面接枝改性研究谭秀民，冯安生，赵恒勤(国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州450006)摘要：利用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅粉体进行超声表面改性．采用动态光散射粒度仪(DLS)、红外光谱(f’r—IR)和透射电镜(TEM)等分析手段对表面改性前后的纳米二氧化硅进行表征。结果表明：硅烷偶联荆能够成功地对纳米二氧化硅进行改

2、性，并且提高其分散性。经硅烷偶联荆改性的纳米二氧化硅活化率提高，团聚减少，粒子分布更加均匀。关键词：纳米二氧化硅；硅烷偶联剂；接枝改性中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：l008．5548(2011JOl—ool4．04GraftModificationofSi02Nano-particleswithSilaneCouplingAgentTanXiumin，FengAnsheng．ZhaoHengqin(NationalEngineeringCenterforMultipurposeUtili

3、zationofNon—metallicMineralResources，Zhengzhou450006，China)Abstract：ThereactionofSi02tlallo-particlesgraftedwitllsilanecouplingagentWaScarriedoutbytheultrasonicmethod．Thesurfacestructureandcharacteristicsofmodifiedparticleswerestudiedandcharacterizedbydy

4、namiclightscattering(DLS)，Fr-IRandTEM．TheresultsshowedthatsilanecouplingagentcouldmodifySi02nano-particlessuccessfullyandimproveitsdispersivity．TheactivationrateofSi02nano-particlesincreasedandthedispersionoftheSi02nano-particles珥髑improvedsimultaneously．

5、Keywords：Si02llano—particles；silanecouplingagent；graftmodification纳米二氧化硅因具有较大的比表面积和存在表面羟基而具有高反应活性，在橡胶、塑料、粘合剂、涂料等领域得到广泛应用【l-31。但纳米二氧化硅的强亲水性导致了其难以在有机相中润湿和分散，限制了其纳米效应的充分发挥．因此必须对其进行表面改性，改变纳米二氧化硅表面的物化性质，提高其与有机分子的相容性和结合力．改善加工工艺。偶联剂是目前应用最广泛的表面改性剂。经偶联剂处理后．纳米粒子表面

6、可与有机物产生相容性，分散性也可以得到改善。硅烷偶联剂是最具代表性的偶收稿日期：2010—05—17。修回日期：2010--07-07。第一作者简介：谭秀民(1979一)，男，博士，助理研究员，主要从事矿产综合利用研究。电话：0371．68632017，15038227716，E-mail：ztanxiu-miIl@yahoo．corn．cn。联剂，它对表面具有羟基的无机粒子最有效，非常适合纳米SiO：的表面改性㈣。硅烷偶联剂改性纳米Si02的研究很多，但大部分研究采用偶联剂自身先水解再与纳米SiO：作

7、用的方法。而水解反应产物会发生自缩合．这会阻碍水解产物与纳米粉体表面羟基的作用。降低偶联效能[7--9]，改性效果不佳。本文中以N一甲基吡咯烷酮作溶剂，在无水体系中采用硅烷偶联剂对纳米SiO：进行改性，考察偶联剂用量对纳米SiO：粒度分布的影响，并对改性产物进行表征j1实验部分1．1原料纳米二氧化硅。平均粒径15nm，浙江舟山明日纳米材料有限公司：硅烷偶联剂(KH一550)、N一甲基吡咯烷酮。均为分析纯试剂。1．2实验设备超声波细胞粉碎机。JY92一II型，宁波新芝生物科技有限公司；动态光散射粒度仪，B

8、1200SM型，美国Brookhaven公司；傅立叶变换红外光谱仪，5DX一肌R型。美国Nicolet公司；透射电子显微镜(TEM)，JEM一100CXl／型。日本电子公司。1．3实验方法将纳米二氧化硅粉体在真空干燥箱内100℃干燥24h。取干燥后的二氧化硅于烧杯中，加入一定量的N一甲基吡咯烷酮，在适当的功率下超声分散30rain。超声条件下分批加入用吡咯烷酮稀释到一定浓度的硅烷偶联剂KH一550，后转入四El瓶中N：气氛反应若干小时．得到